JPS63236702A - 酸素濃縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、大気から酸素濃度の高められた酸素濃縮気体
を安定して得るための装置に関するものであり、特に医
療用として使用するのに適した酸素濃縮装置を提供する
ものである。さらに詳細には、圧縮空気供給手段を備え
た圧力変動吸着型酸素濃縮装置であって、その圧縮空気
供給手段の下流側に生じたドレーンの排出手段を改良し
、長期間安定に運転し得る優れた酸素濃縮装置を提供す
るものである。

［従来技術］ 従来呼吸器疾患の患者に対して酸素ボンベから供給する
絵素療法が行われており、最近では空気中の酸素を分離
濃縮して酸素濃縮気体を得たるの酸素濃縮装置が開発さ
れ、それを用いた酸素療法が次第に普及するようになっ
て来ている。

その酸素濃縮装置の１つに、窒素を選択的に吸着し得る
吸着剤を充填した吸着床を酸素濃縮ｍ能部として用い、
その吸着床に原料空気を供給するための圧縮機を用いた
圧力変動吸着型酸素濃縮装置がある。かかる装置では通
常、圧縮機の下流側に冷却管を設けて凝縮し得る水蒸気
を凝縮させ、生じた水分を除去するためにフロート形ド
レーントラップやパケット形ドレーンラップが用いられ
ていた。しかしドレーントラップにおける弁が適正に作
動しにくくなりやすく、例えば充分に弁が閉まらずに空
気のもれを生じて所定の吸着圧力が得られない等のトラ
ブルが発生しやずい欠点があった。またその弁が適正に
開きにくくなってドレーンの排出が充分なされないため
に、吸着床内にその水分が供給されて吸着剤の吸着能が
低下してしまう場合もあり、その改善が必要とされてい
た。

［発明の目的］ 本発明は、かかる従来の吸着型酸素濃縮装置における問
題点を解消するものであり、特に圧縮機の下流側でのド
レーンの排出を確実にし、且つ余分の圧縮空気の排出を
極力少なくして、長期間にわたって安定に運転し得る改
良された酸素濃縮装置を提供しようとするものである。

［発明の構成１ 本発明者等は、上記の目的を達成するために鋭意研究を
行なった結果、ドレーン排出をタイマーで制御された自
動開閉弁を介して行ない且つ、その開閉を圧力変動吸着
のサイクルと同調させることが非常に有効であることを
見い出し、本発明に到達したものである。

即ち本発明は、 窒素又は酸素を選択的に吸着し得る吸着剤を充填した１
又は２以上の吸着床と、圧縮空気供給手段を備えた圧力
変動吸着型酸素濃縮装置において、該圧縮空気供給手段
と該吸着床、とを連結した導管手段に圧縮空気冷却手段
、及びその下流側に気液分離手段と排液手段を設け、該
酸素濃縮装置の圧力変動吸着サイクルに同期したタイミ
ングで開閉し得る自動弁手段を該排液手段に具備せしめ
たことを特徴とする酸素濃縮装置を提供するものである
。

以下本発明に一ついて更に詳細に説明する。即ち本発明
の酸素濃縮装置は、窒素又は酸素を選択的吸着し得る吸
着剤を充填した吸着床を１基又は２基以上備えた圧力変
動吸着型濃縮装置である。窒素を選択的に吸着し得る吸
着剤とししては、特に限定されないが、モレキュラシー
ブゼオライト５Ａ、１３ｘ又はそれらあるいは他のタイ
プのゼオライトを改質したもの等が好ましい例としてあ
げられ、場合によってはそれらを併用することもできる
。また酸素を選択的に吸着し得る吸着剤としては、例え
ばモレキュラーシーブカーボンがあげられる。その吸着
床の数は１〜３基が好ましく、特に小型化を目的とする
場合には１基又は２基が好ましい。

また酸素濃縮装置は、圧縮空気供給手段を６１えており
、その圧縮空気供給手段としては圧縮機が好ましいが、
それ以外のものであってもよい、その圧縮空気供給手段
の吐出側導管手段は吸着床の原料空気流入口に連結され
たものであり、その途中に過飽和の水蒸気を凝縮させる
ための冷却手段と凝縮した水分等を分離するための気液
分離手段、及び分離した水分等を排出するための排液手
段を具備している。

本発明の酸素濃縮装置は、この排液手段として圧力変動
吸着サイクルに同期したタイミングで開閉し得る自動弁
手段を具備したことを特徴とするものである。かかる自
動弁手段は、タイマ一手段によってその開閉が制御され
得るものが好ましい。

さらに具体的には、その自動弁手段は常時閉の状態にあ
り、圧力変動吸着サイクルの１サイクルの時間経過内に
おいて、その酸素濃縮装置に備えられた吸着床の基数と
同じ数の頻度で所定のタイミングで所定の短い時間だけ
開の状態となるように制御され得るようにしたものが特
に好ましい、自動弁手段が開く所定タイミングとしては
、各吸着床に順次圧縮空気を導入して高められた圧力下
で窒素を吸着して酸素濃縮気体を吐出せしめる吸着工程
において、その床内の圧力が徐々に高くなるように運転
する場合には、その圧力が最高に達する以前に自動弁手
段を開くようにすることが好ましい。

かかる自動開閉弁手段がその弁を作動させるためのプラ
ンジャ一手段を有するものである場合には、そのプラン
ジャーの一端に弁が連結されるが、その１ランジヤーの
他端の面及び／又はその他端面が衝突する部材の面が軟
質部材からなるものであることが、防音対策上に非常に
有効である。その軟質部材としては、鉄心等のプランジ
ャ一手段が衝突しても大きな衝突音を発生しないもので
あればいかなるものであってもよく、例えばテトラフル
オロエチレン樹脂、ビニリデンフルオライド−へキサフ
ルオロプロピレン共重合体等のフッ素樹脂やシリコーン
系樹脂等が耐久性等に優れるので好ましい、またその自
動弁としては電磁弁、空気等の流体作動式自動弁及び電
動弁等があげられる。電磁弁としては、弁が鉄心等のプ
ランジャーに直結した直動型ものと、主弁及びパイロッ
ト弁を有したパイロット作動型のものとがあり、また交
流励磁型と直流励磁型がある。これらの自動弁の中でも
、直流励磁型の電磁弁と流体作動式自動弁が好ましく、
特に直流励磁型電磁弁が実用上好ましい。

また本発明の酸素濃縮装置における気液分離手段として
は特に限定されるものではないが、衝突形式、膨張形式
、サイクロン形式等やそれらを紺み合わせたものが好ま
しく、中でもスリットから気液混合空気を噴出させて壁
面に衝突させて壁面で液幕を形成させる形式を主体とし
たものが好ましい。

特に筒状内に収納した複数のスリット部から旋回するよ
うに気液混合空気を高速で吐出させて、遠心力を作用さ
せ且つ筒状内面へ衝突させて気液分離を行なうようにし
た気液分離手段が、それ自体の大きさが小さくなり、引
いては酸素濃縮装置をコンパクト出来冬利点がある。

次に本発明の酸素濃縮装置の好ましい実施態様例につい
てさらに具体的に説明する。即ちモレキュラーシーブ５
Ａを充填した２基の吸着床、圧縮機、酸素濃縮気体の貯
留タンク、及び圧縮機の冷却風を発生させるための送風
機を備えた酸素濃縮装置であって、圧縮機の吐出ＩＩＮ
導管に冷却手段。

気液分離手段及び排液用自動開閉弁を具備せしめ、その
下流側を流路切換え用自動三方弁を介して２基の吸着床
の原料空気流入口に各々連結させたものがあげられ・る
、各吸着床の流入ｒｅｆｉｌｌ導管は排気用自動開閉弁
を介して大気に開放されており、吐出口１１１１１導管
は吸着床吐出側開閉弁を介して貯留タンクに連結されて
いる。尚各吸着吐出側導管どうしは均圧用自動開閉弁を
介して連結されている。

また貯留タンクの吐出側導管には減圧調節弁、貯留槽吐
出側自動開閉弁、除菌フィルター、流量設定器を備えて
いる。さらにその下側には加湿手段及び鼻カニユーラ等
の導管手段が具備されている。

尚、鼻カニユーラ等の導管には使用者の呼吸に同調して
作動し得るものであって使用者の吸気時においてのみ酸
素濃縮気体を流出させるようにし得る自動開閉弁を設け
てもよく、その場合には加湿手段を具備させないように
できる。尚前記冷却手段としては導管をスパイラル状に
巻いたものを用い、気液分離手段としては衝突形式のも
のを用いるとよい。

かかる酸素ｆｉ縮装置の運転形式としては、まず両方の
吸着床の排気用自動開閉弁を短時間開くことによってあ
らかじめ貯留されていた吸着床内の気体を排気した後、
その弁を閉じて且つ吸着床吐出側自動開閉弁を開いた状
態であらかじめ貯留タンクに貯留されていた酸素濃縮気
体の一部を両眼着床に逆流させると共に、圧縮機により
１方の床へ原料空気を供給し始め、その床で窒素を吸着
して酸素濃縮気体を吐出させる吸着工程を行なう。

尚この吸着工程の中間において排液用自動開閉弁を約０
．１秒間開くことによってこれまでに気液分離手段によ
って分離された水等を排出する。かかる吸着工程の後自
動三方弁を切替えると同時に均圧弁を開いて、その時ま
でに排気されて酸素濃縮気体を逆流させてパージを行な
うことによって窒素の脱着工程を終了している他床に酸
素濃縮気体を流入ぜしめた後、その一方の床の排気用自
動開閉弁を用いて大気圧まで排気減圧しさらに酸素潰節
気体を逆流パージして脱着工程を行なう、尚貯留槽吐出
側自動開閉弁は、かかる１方の床における２度目の吸着
工程終了後に開かれる。以下この吸脱着工程を順次繰り
返して圧力変動吸着を行なうものであるが、各々の吸着
・脱着工程を行なうための各自動弁手段の開閉制御と共
に、各吸着工程中における排液用自動開閉弁の開閉制御
を行なう制御手段としては、例えばマイクロコンピュー
タに組み込まれたシーケンス制御手段等があげられる。

これらの自動弁の制御を同一の制御手段で行なわせるう
えでも、排液用自動開閉弁の開閉を各吸着床の吸着工程
毎に行なうようにした方が望ましい。

尚この酸素濃縮装置を停止させる方式については、操作
用スイッチが解除された際に貯留槽吐出側自動開閉弁を
閉じ、その際に行な−われている片方の床の吸着工程及
び別の床の脱着工程が終了した後、さらに自動三方弁の
切換え及び均圧化自動弁を開くことによる均圧化工程を
行なわしめたうえで吸着床吐出側自動開開弁を閉じた状
態で全機能を停止させる。この用な運転形式によれば、
貯留槽吐出側自動開閉弁を開いて酸素濃縮気体を流出し
はじめてから早期に所定の濃度に濃縮された気体が得ら
れやすい。

本発明の酸素濃縮装置は、呼吸器疾患患者の酸素療法に
主として用いられるものであるが、それ以外にも救急医
療用やスポーツ時の疲労回復等にも使用できる。

［発明の効果］ 本発明によれば、圧縮機の下流側でのドレーンの排出操
作を確実にし、且つ余分の空気の排出が少ない状態で長
期間にわたって安定した運転が可能な改良された酸素濃
縮装置が得られる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒素又は酸素を選択的に吸着し得る吸着剤を充填
   した１又は２以上の吸着床と、圧縮空気供給手段を備え
   た圧力変動吸着型酸素濃縮装置において、該圧縮空気供
   給手段と該吸着床とを連結した導管手段に圧縮空気冷却
   手段、及びその下流側に気液分離手段と排液手段を設け
   、該酸素濃縮装置の圧力変動吸着サイクルに同期したタ
   イミングで開閉し得る自動弁手段を該排液手段に具備せ
   しめたことを特徴とする酸素濃縮装置。
2. （２）該自動弁手段が、タイマー手段により制御される
   ものである特許請求の範囲第１項記載の装置。
3. （３）該自動弁手段が、常時閉の状態にあり、該圧力変
   動吸着の１サイクル内で、吸着数と同数の頻度で所定の
   タイミングで所定の時間に開の状態となるように制御さ
   れるものである特許請求の範囲第１項記載の装置。